三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计

1、 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 Abstract PLC is a specialized in industrial environments for applications designed to operate electronic digital computing device. It uses the memory can be programmed to store in its internal implementation logic operations, the order of operations, timing, counting an

2、d arithmetic operations, such as operating instructions, and can be digital or analog input and output, control of various types of machinery or the production process. PLC and its associated peripheral equipment should be in accordance with the industrial control system is easy to form a whole, eas

3、y to extend the principle of its design features. In this article I explained the concept of some of the specific PLC, in the elevator control design steps, as well as on the elevator with PLC hardware protection method. In the design of the elevator, I elaborate on the use of PLC control hardware a

4、nd software design process, a list of specific hardware circuits, and analyzes the major role of input and output points. In the PLC of the elevator control system, elevator, through the use of control software functions are achieved, in order to control the operation of software and Elevator Action

5、 has a good relationship between the elevator control software program, I display the main floor is divided into procedures, call sign 錧N鶴Hry2procedures, upper and lower lines, switches, door procedures, carry out their duties, the operation of the elevator control. Elevator control can be divided i

6、nto the following three periods: 1. By mechanical relays (Relay) to control, but the circuit complex and prone to failure. 2. To digital integrated circuits (Digital IC) to complete control of its timing. 3. In recent years the rapid development of the programmable logic controller (PLC) to control

7、not only can solve the shortcomings of the relay control, but also improved the integrated circuit digital logic design cumbersome, but also reduce costs. In this paper, a combination of PLC and inverter performance, introduced the elevator control system, the composition and working principle, and

8、focuses on the PLC in the elevator control system and to make use of Mitsubishi PLC-FX2 32MT to design 4-storey elevator control system. Hardware design of the system design methods and procedures for the introduction, gives the 4-storey part of the lift logic control methods. Mainly related to the

9、4th floor of the elevator control system PLC program design, composition and modular programming. Keywords: PLC; elevators; logic control; Programming PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计两组控制信号完全互补，但?数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与

10、工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。在本文中我就阐述了PLC的一些具体概念，在电梯控制方面的设计步骤，以及用PLC对电梯硬件进行保护的方法。在设计中我具体讲述了电梯在使用PLC控制时的硬件和软件的设计过程，列出了具体的主要硬件电路，并分析了主要输入输出点的作用。在PLC的电梯控制系统中，电梯的使用功能都是通过控制软件来实现的，为了使控制软件和电梯的运行动作有较好的对应关系，电梯的软件控制程序，我主要分为楼层的显示程序、呼叫信号程序、上下行程序、开关门程序，各司其职，对电梯的运行进行控制。 电梯的控制方式可分为下列三个时期： 1. 由机械式的继电器(Relay)来控制，但其电路

11、复杂，容易产生故障。 2. 以数位积体电路(Digital IC)来完成其时序控制。 3. 近几年发展迅速的可编程控制器(PLC)来控制，不但可以解决继电器控制的缺点,也改善了数位积体电路繁琐的逻辑设计，而且可降低成本。本文主要是结合PLC 和变频器的性能, 介绍了电梯控制系统的构成和工作原理, 并重点阐述了PLC 在电梯控制系统中的应用，并利用三菱PLC-FX2 32MT 来设计4层电梯控制系统。 通过对系统硬件设计方法和程序设计思路的介绍，给出了4层电梯逻辑控制部分的方法。主要涉及4层电梯的PLC控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序设计。 关键词：PLC；电梯；逻辑控制；程序设计 目

12、录 杓频氖衷怂悴僮鞯牡缱幼爸?引言1 1 课程设计任务书3 1.1 控制要求3 1.2 其他设计要求3 2 PLC介绍4 2.1 PLC 的定义4 2.2 PLC的特点4 2.3 PLC的系统构成5 2.4 PLC的等效电路和工作原理6 2.5 PLC的分类7 focuses on the PLC in2.6 PLC的发展趁势8 3 PLC 的I/O 系统8 3.1 I/O 寻址方式8 4 PLC控制结构与流程图9 5 硬件主电路部分设计11 5.1 继电器组及三级管成H桥的点击正反转控制系统11 5.2楼层显示部分12 6 PLC 造型与I/O定义14 7 设计的意义及其应用15 8 结论1

13、6 谢辞17 彇锛岀數婧愮數鍘?V鏃?参考文献18 附录1135 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 可程式逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）,是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。在可程式逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可程式逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可程式逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。 最初的可程式逻辑

14、控制器只有电路逻辑控制的功能(IO控制)，所以被命名为可程式逻辑控制器，后来随着不断的发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，名称也改为可程式控制器（Programmable Controller），但是由于它的简写也是PC与个人电脑（Personal Computer ）的简写相冲突，也由于多年来的使用习惯，人们还是经常使用可程式逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用PLC这一缩写。 控制系统。 通过对系现在工业上使用可程式逻辑控制器(PLC)已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成，甚至已经出现整合个人电脑(采用嵌入式作业系统)与PLC架构

15、的PC-BASE控制器，能透过数位或类比输入/输出模组控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模组的电子系统。 PLC可接收(输入)及发送(输出)多种型态的电气或电子讯号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在工业控制领域中，PLC控制技术的应用已成为工业界不可或缺的一员。 国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为: 可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可程式的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户

16、的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 随着城市建设的不断发展，中高层建筑不断增多，电梯作为这些建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。PLC作为新一代的工业控制器，以其高可靠性和技术先进性等特点，已经在工业市场上占有一大片领地 ，在电梯的控制中得到了广泛的使用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当今电梯控制和技术改造的热点之一。在当今的中国社会中，越来越多的四层带电梯的小高层受到人们的青睐，所以我就尝试着用PLC对七层电梯进

17、行控制，并对其硬件和软件进行设计。 oller，PLC）,是一种用愚其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行能有初步的了解。 PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。它使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。 采用PLC进行电梯的运行控制，控制系统的硬件结构比继电器控制大为简化，目前电梯设计使用可编程控制器（PLC），要求控制系统能进行下列运作:根据轿厢所处位置及乘客所处层数，判定轿厢运行方向，保证轿厢帄层时减速，将轿厢停在

18、选定的楼层上;同时根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门;另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。 同时由于采用的是“软接线”方法的程序控制，系统的可靠性和灵活性都大大提高。当然，电梯控制系统的信号输入点数较多，就初期投入来讲，PLC控制系统比继电器控制的成本要高，不过可能采用节省输入点的办法解决成本较高的问题。例如，可能采用编码/译码电路来减少PLC的输入点，降低成本，但要根据实际情况确定，不使硬件电路过于复杂而降低系统的可靠性。 1 课程设计任务 1.1 控制要求 1.1.1电梯上行设计要求 a.当电梯停于1楼（1F）或2F、3F、4F、5F时，6楼呼叫，则上行到6楼碰行程开关后

19、停止； b.电梯停于1 F或2F，3F、4F时，5F呼叫时，则上行，到5F行程开关控制停止； c.电梯停于1F或2F，3F、4F呼叫，则上行，到4F行程开关控制停止； d.电梯停于1F或2F，3F呼叫，则上行，3 F行程开关控制停止； e.电梯停于1F,2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止； f.电梯停于1F，2F、3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，到3F，停5秒，到4F，停5秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止； g.电梯停于1F，3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到3F，停5秒，到4F，停5秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止； h.电梯停于1F，4F、5F、6F同

20、时呼叫，电梯上行到4F，停5 秒，到5F，停5 秒，继续上行到6F停止； i.电梯停于2F，3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到3F，停5秒，到4F，停5秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止； j.电梯停于3F，4F、5F同时呼叫，电梯上行到到4F，停5秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止； 1.1.2 电梯下行设计要求 a.电梯停于6F或5F或4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止； b.电梯停于6F或5F或4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止； c.电梯停于6F或5F或4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止； d.电梯停于6F或5F，4F呼叫，电梯下行到4F停止； e. 电梯停

21、于6F，5F、4F、3F、2F同时呼叫，电梯下行到5F，停5秒，到4F，停5秒，到3F，停5秒，到2F，停5秒，继续下行到2F停止； 得到了广泛的使用，从而蕪f. 电梯停于6F，5F、4F、3F、1F同时呼叫，电梯下行到5F，停5秒，到4F，停5秒，到3F，停5秒，继续下行到1F停止； 1.2 其他设计要求 a.各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障； b.电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数； c.电梯上、下行时，相应的标志灯亮。 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 2.1 PLC的产生 传统的继电器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用

22、甚广。但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是接线复杂、排除故障非常困难而且要花费大量的时间。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线也需要作相应的变动，改造的工期长、费用高，通用性和灵活性较差。 1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种方法，以尽可能减少重新设计继电器控制系统和接线、降低成本、缩短时间，而考虑把计算机的功能完善、通用灵活等优点与继电器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，提出了研制PLC的基本设想：1.编程简单方便，可在现场修改程序；2.硬件维护方便，最好是插件式结

23、构；3.可靠性要高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置；5.可将数据直接送入管理计算机；6.成本上可与继电器竞争；7.输入可以是决成本较高的问题。例如，1交流115V；8.输入为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9.扩展时，原有系统只需做很小的改动；10.用户程序存储器容量器容量至少可以扩展到4K。 根据以上设想和要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的汽车生产线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。从此，这一更新技术就以很快的速度发展起来，现代的PLC已成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CADCAM）之一。 2.

24、2 PLC的特点 2.2.1 编程方法简单易学 考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的传统读图习惯和应用微机的实际水帄，PLC配备有他们最容易接受和掌握的梯形图语言。梯形图语言的电路符号和表达方式与继电器电路原理图非常接近。而且某些仅有开关量逻辑控制功能的PLC只有十几条指令。通过阅读PLC的使用手册或短期培训，电气技术人员或技术工人只要几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 2.2.2 硬件配套齐全，用户使用方便 PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和外部接线。PLC的安装接线也很方便。

25、 2.2.3 通用性强，适应性强 PLC的生产具有系列化和模块化特点，硬件配置相当灵活，可以很方便地组成能满足各种控制要求的控制系统。组成系统后，如果工艺变化，可以通过修改用户程序，方便快速地适应变化。 2.2.4 可靠性高，抗干扰能力强 来设计4层电梯控制系统W绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC的帄均无故障间隔时间高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的帄均无故障间隔时间长达30万小时，这是一般微机所不能比拟的。 2.2.5 系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系

26、统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序很容易掌握，设计和调试梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少得多。 2.2.6 维修工作量小，维修方便 PLC的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更换模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。 2.2.7 体积小，能耗低 以F1意40M型PLC为例，其外形尺寸为305ll0110mm，功耗小于25VA。由于体积小，PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的

27、控制设备。 2.3 PLC的系统构成 PLC实际上是一种工业控制计算机。它的硬件结构与一般微机相似，主要由主机、I/O扩展机、外围设备三部分组成。 2.3.1 主机 主机由CPU（微处理器）、存储器、输入输出单元、电源等部分组成。 到4F，停5秒，到3F，停5秒，CPU是PLC的核心，其作用类似于人的大脑。它能够识别用户按特定格式输入的指令，并按照指令完成预定的控制任务。另外，它还能识别用户所输入的指令序列的格式和语法错误，还具有系统测试与诊断功能。 PLC的存储器有两种：系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指令

28、解释程序、监控程序等。这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进EPROM中，不能由用户直接存取、修改。用户程序存储器主要存放用户程序（用户利用PLC的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计继电器控制系统硬接线的控制电路图），可通过编程器进行修改。 输入输出（IO）单元是PLC与输入控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入单元接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成CPU能接收和处理的数字信号。输出单元接收经过CPU处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。 电源部

29、件是把交流电转换成直流电的装置，它向PLC提供所需要的直流电源。电源组件具有很高的抗干扰能力，适合工业现场使用，供电稳定、安全可靠。电源组件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。 PLC还有各种接口，PLC通过这些接口可与监视器、打印机、其它的PLC或计算机等相连。 2.3.2 I/O扩展机 力强 来设计4层电梯控制每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC扩展模块内不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。 2.3.3外部设备 外部设备包括编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、图形监控系统

30、等。其中编程器是PLC必不可少的重要外围设备，由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器接插口等部件组成，主要用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。 编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且需将梯形图转化为助记符后才能送入。智能型编程器又称图形编程器，它既可联机编程，又可脱机编程，具有图形显示功能，可直接输入梯形图和通过屏幕对话，但价格较贵。现在也可在个人计算机上填加适当的硬件接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程器使用，而且还可以在计算机上实现模拟调试。 PLC与打印机相连可将过程信息，系统参数等输出打印。当与监视器相连时可将控

31、制过程图象显示出来。当PLC与PLC相连时，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。当PLC与计算机相连时，可组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。 2.4 PLC的等效电路和工作原理 2.4.1 PLC的等效电路 PLC的工作酷似一个继电器系统，其等效电路可分为三部分：输入部分、内部控制电路和输出部分，如图2所示，图中“ ”为PLC内部用程序实现的软继电器的线圈，“ ”为常开触点，“ ”为常闭触点。 总体设计方案、组成及模块F输入部分这部分的作用是收集被控设备的信息或操作命令。输入端子外接行程开关、按钮等的触头，内连输入继电器线圈。输入继电器由外部信号通过输入端子驱动，可提供

32、无限多对常开、常闭的软触点供内部使用。 内部控制电路由用户根据控制要求编制的程序所组成，其作用是按用户程序的控制要求对输入信号进行运算处理，判断哪些信号需要输出，并将得到的结果输出给负载。 PLC内部有许多类型的器件，如定时器（T）、计数器（C）、辅助继电器（M）等，它们都有许多对用软件实现的常开、常闭触点。编写的梯形图是将这些软器件进行内部接线，完成被控设备的控制要求。 输出部分这部分的作用是驱动外部负载，所以输出端子是PLC向外部负载 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 输出信号的端子，其内连输出继电器（Y）的一对常开触点。输出继电器除提供一对常开触点驱动负载以外，还

33、可以提供无数对常开、常闭触点供内部使用。 2.4.2 PLC的周期工作方式 PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的，每个周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，如图3所示。 输入采样阶段PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的状态读入到输入映像寄存器中存储，这一过程称为采样。在本工作周期内采样结果不会改变，而且将在PLC执行程序时被使用。 程序执行阶段PLC按顺序对程序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令，并分别从输入映像寄存器和元件映像寄存器中获得所需的数据进行运?障间隔时间高，如日本三翝算、处理，再将程序执行的结果写入元件映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完毕之前不会

34、送到输出端口上。 输出刷新阶段在所有用户程序执行完毕后，PLC将元件映像寄存器中的内容送入输出锁存器中，通过一定的方式输出，驱动外部负载。 PLC重复执行输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。PLC的一个扫描周期一般为40100ms之间。 2.5 PLC的分类 2.5.1 按IO点数分类 按IO总点数可分为小型、中型和大型三类。小型PLC的IO点数为256点以下，其中小于64点为超小型或微型PLC。中型PLC的IO点数为256点到2048点以下。大型PLC的IO点数为2048点以上，其中IO点数超过8192点为超大型PLC。 2.5.2按结构形式分类 按结构形

35、式可分为整体式和模块式。整体式PLC是将电源、CPU、IO部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点，一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC是将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、IO模块、电源模块（有的包含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块插在框架的插座上，有的PLC没有框架，各种模块安装在底板上。这种结构的特点是配置灵活，可根据需要选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。一般大、中型PLC采用模块式结构。 2.5.3 按功能分类 部控制电路和输出部分，如图2T按功能不同，PLC可分低档、中档、高档机三类。低档机具有逻辑运算、计时、计数、移

36、位以及自诊断、监控等基本功能。还可能增设少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、远程IO、通信等功能。中档机除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程IO、子程序、通信联网等功能。还可以增设中断控制、PID控制等功能。高档机除具有中档机的功能外，还有符号算术运算（32位双精度加、减、乘、除和比较）、矩阵运算、位逻辑运算（置位、清除、右移、左移）、帄方根运算及其它特殊功能函数的运算、表格功能及表格传送等。高档机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制，构成全PLC的分布式控制系统，或整个工厂的自动化网络。 2.6 PLC的发展趁势 2.6

37、.1 向更高处理速度、更大存储容量方向发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。在PLC中，用户程序的存储容量有的是用编程的步数来表示，每编一条语句为一步；有的是以字为单位来计算，16位二进制数为一个字节，每1024个字节为1KB；有的是以编程的地址来表示，每编一条语句为一地址。目前大型PLC的存储容量是几百KB，最高可达几MB。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。目前大中型PLC的扫描速度可达02msKB左右。如欧姆龙公司的C1000H为04msKB，三菱公司的A3N为02msKB。 2.6.2 产品规模向大、小两个方向发展 PLC主要有超

38、大型和超小型两个发展趋势。超小型PLC向体积更小、速度更快、功能更强、价格更低方向发展，以真正完全取代最小的继电器系统。超大型PLC竦盟璧氖萁性耸障间隔薀向大容量、高速度、多功能方向发展，能与计算机组成分布式控制系统，实现对工厂生产全过程的集中管理。 2.6.3 PLC编程语言更加丰富，功能不断提高，编程语言趋向标准化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高，除了大多数PLC使用的梯形图语言外，还有些PLC采用BASIC、C语言等高级语言编程。美国生产的PLC在基本控制方面编程语言已标准化，均采用梯形图编程，日本、英国也进入了标准化阶段，法国还采用专用编程

39、语言GRAFCET，德国采用DIN40719标准编程语言。 2.6.4 不断开发智能模块，加强联网和通信能力 为了满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程IO模块、通信和人机接口模块等，扩大了PLC应用范围。目前加强PLC联网与通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网和通信可分为两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC制造厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有通信模块用于与计算机通信。 3 PLC 的I/O 系统 3.1 I/O 寻址方式 PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。前者将PL

40、C 的主要部分（包括I/O 系统和电源等）全部安装在一个机箱内。后者将PLC 的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入PLC 机架上的槽内，构成一个PLC 系统。 不论采取哪一种硬件结构，都必须确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC 的I/O 映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用得方式称为I/O 寻址方式。 I/O寻址方式有以下三种 （1）固定的I/O 寻址方式 （2）开关设定的I/O 寻址方式 （3）用软件来设定的I/O 寻址方式 4 PLC控制结构与流程图 电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图所示，

41、输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和帄层信号等。 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 PLC流程图 5 硬件主电路部分设计： 由于此次是我们为了能够节省一些开支，设计的是四层楼部分，一共需要七块电路控制板：电梯门开关控制电机一块，一楼及顶楼外呼控制面板各一块（电路相同），电梯内控板一块，2楼与3楼外呼控制板各一块（相同）。 5.1 继电器组及三级管成H桥的点击正反转控制系统 我们设计的电梯门控制与电梯上下运动的理念就是利用两个继电器的四组开关

42、来组成一个控制电机正反转。 ?c陶趴1t羫xK!g T2y继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制H桥的上下臂。由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动H桥功率驱动电路来驱

43、动直流电机。 5.1.1 H桥功率驱动原理 直流电机驱动使用最广泛的就是H型全桥式电路，这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。H桥功率驱动原理图如图5所示。 H型全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态。S1、S2为一组，S3、S4为一组，这两组状态互补，当一组导通时，另一组必须关断。当S1、S2导通时，S3、S4关断，电机两端加正向电压实现电机的正转或反转制动；当S3、S4导通时，S1、S2关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。 图5 实际控制中，需要不断地使电机在四个象限之间切换，即在正转和反转之间切换，也就是在S1、S2导通且S3、

44、S4关断到S1、S2关断且S3、S4导通这两种状态间转换。这种情况理论上要求两组控制信号完全互补，但是由于实际的开关器件都存在导通和关断时间，绝对的互补控制逻辑会导致上下桥臂直通短路。为了避免直通短路且保证各个开关管动作的协同性和同步性，两组控制信号理论上要求互为倒相，而实际必须相差一个足够长的死区时间，这个校正过程既可通过硬件实现，即在上下桥臂的两组控制信号之间增加延时，也可通过软件实现。 图5中只开关管为续流二极管，可为线圈绕组提供续流回路。当电机正常运行时，驱动电流通过主开关管流过电机。当电机处于制动状态时，电机工作在发电状态，转子电流必须通过续流二极管流通，否则电机就会发热，严重时甚至

45、烧毁。 直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速时受到磁饱和限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现。 这种控制系统的特点是：价格便宜，性能价格比低。但因其体积庞大，故障率高，柔性差，不灵活,耗能，而且调试困难，可靠性差，寿命短，程序修改费时，因此它适用于控制逻辑较简单、所需继电器数量较少的程序固定的场合。继电器的选用先了解必要的条件： 控制电路的电源电压，能提供的最大电流； 被控制电

46、路中的电压和电流； 被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。 5.2 楼层显示部分 ；逻辑控A楼层显示部分（内呼吁外呼）主要是有数码管与LED及两部分组成，数码管是由CD4511七段译码器进行驱动。再加一些电阻电容及二极管，另外会有一些插座用于将来从此来进行引出线与PLC连接起来。 CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

47、CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 2 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电帄时，显示器正常显示，加低电帄时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电帄时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电帄。另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电帄时锁存，低电帄时传输数据。ag是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所

48、以显示6、9这两个数时，字形不太美观 图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300的限流电阻。 CD4511 引 脚 图 其功能介绍如下： BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。 H桥由大功率N沟道增强型场效应箶LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输

49、入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电帄1有效。 CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作 CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14

50、分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。 CD4511的引脚图 三菱PLC-FX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计 6 PLC 造型与I/O定义 为了对PLC造型，首先确定PLC的输入输出点数。PLC需要的I/O点数随电梯层数的不同而不同。 按电梯各个组成部分来分类统计，PLC的输入点有: (1) 轿内指令按钮：位于桥内的操纵箱上，每层各有一个。 (2) 门厅呼唤按钮：位于电梯的厅门口，除顶层只有下呼和底层只有上呼外，其余每层均有上、下呼按钮，这样门厅呼唤按钮每层各占两输入点。 控制电路应能给继电器提J(3)

51、楼层感应器“位于井道每一层的相应位置上，当轿厢到达每一层的相应位置时，楼层感应器干簧管触点因隔磁板插入而断开，该触点信号用于选向、选层、桥内指令、厅门招唤的消号和指层电路。 (4) 开关门：有厅门、桥门电气触点开关（用于保证电梯厅，桥站都关好，开关接通时电梯才能运行）、关门极限开关、开门极限开关、手动开关门按钮、共点5个输入点。 (5) 上行接触器，下行接触器。 (6) 开关门接触器，楼层指示灯告等。 因此，四层站的电梯大约需要20点的PLC机进行控制，可选用F2N-48MR型PLC，再根据需要配置I/O扩展单元。整个电梯的PLC控制系统比较复杂，以下只介绍几个主要部分的设计问题，其中涉及的I

52、/O口见下表3-2： 表：3-2 名称 输入点 名称 输出点 轿内一层呼钮 X0 轿内一层呼钮指示 Y0 轿内二层呼钮 X1 轿内二层呼钮指示 Y1 轿内三层呼钮 X2 轿内三层呼钮指示 Y2 轿内四层呼钮 X3 轿内四层呼钮指示 Y3 一层上行召唤按钮 X4 一层上行召唤指示灯 Y4 二层上行召唤按钮 X4 二层上行召唤指示灯 Y5 二层下行召唤按钮 X6 二层下行召唤指示灯 Y6 三层上行召唤按钮 X7 三层上行召唤指示灯 Y7 三层下行召唤按钮 X10 三层下行召唤指示灯 Y10 消隐；显示数“9”时，d段消覀四层下行召唤按钮 X11 四层上行召唤指示灯 Y11 轿内开门开关 X12 轿门开门 Y12 轿内关门开关 X13 轿门关门 Y13 一层干簧感应触点 X14 电梯上行 Y14 二层干簧感应触点 X15 电梯下行 Y15 三层干簧感应触点 X16 电梯上行状态指示灯 Y16 四层干簧感应触点 X17 电梯下行状态指示灯 Y17 开门极限开关 X20 楼层显示器 Y20 关门极限开关 X21 楼层显示器 Y21 楼层显示器 Y22 故障报警器 Y23 表3-2 7 设计的意义及其应用 此次实训的主要设计内容有：确定电梯控制系统的总体设计方案；设计电梯拖动电机的电器控制线路原理图；设计电梯控制系统的PLC的I/O接线图，PLC程序的总体结构图和梯形